КВАЗИСТАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ С ВЫСОКОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ Российский патент 2013 года по МПК A61B6/02 G01N23/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области медицинской визуализации, в более общем смысле к области неинвазивной визуализации. Конкретно настоящее изобретение относится к способу сбора данных рентгеновского изображения объема визуализации и к системе рентгеновской визуализации с распределенной структурой источников рентгеновского излучения, имеющей множество одиночных элементов источника.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последующем описании уровня техники настоящего объекта патентования даются ссылки на определенные структуры и способы. Такие ссылки не должны обязательно рассматриваться как признание того, что эти структуры и способы подходят под определение предшествующего уровня техники по применимым нормам закона. Заявители сохраняют за собой право продемонстрировать, что любые упоминаемые объекты патентования не являются прототипом по отношению к настоящему объекту патентования.

Системы рентгеновской визуализации используются для различных применений как в медицинской, так и не в медицинской областях. Развитие распределенных структур источников рентгеновского излучения, имеющих множество элементов источника (например, излучателей типа углеродных нанотрубок - CNT), позволяет создавать новые геометрии систем рентгеновской визуализации. Томографические системы визуализации с распределенными источниками обеспечивают сканирование объекта без перемещения структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора за счет простого последовательного переключения единичных элементов источника рентгеновского излучения (не перемещая элементы источника).

Ограничение пространственного разрешения рентгеновских изображений связано с взятием подвыборок и сбором данных проекций, которое ограничивается числом и положением отдельных элементов источника.

А именно, шаг в распределенной структуре источников рентгеновского излучения ограничивает число возможных проекций в статической геометрии. В зависимости от числа, сложности и размеров отдельных элементов источника в структуре может быть достигнута только ограниченная пространственная разрешающая способность.

В US 2007/0009088 описаны система и способ визуализации, использующие распределенные источники рентгеновского излучения. Система включает в себя распределенные источники рентгеновского излучения и детектор. Распределенные источники рентгеновского излучения выполнены с возможностью испускания рентгеновских лучей из множества точек испускания, сгруппированных в линейный, дугообразный или криволинейный сегмент, или расположенных на неплоской поверхности. Детектор выполнен с возможностью генерации множества сигналов в ответ на рентгеновские лучи, падающие на этот детектор. В период сбора данных требуется время для перемещения трубки и обеспечения стабильного положения гентри, в течение которого объект остается неподвижным. Стационарная распределенная структура источников рентгеновского излучения должна обеспечить быстрое переключение позиций источников и улучшенное качество изображения за счет исключения перемещения.

В US 2007/0009081 А1 описано компьютеризованное томографическое устройство. Устройство содержит распределенный источник рентгеновского излучения. Источник рентгеновского излучения содержит катод с множеством индивидуально программируемых электронно-лучевых элементов, каждый из которых испускает электронный луч под воздействием электрического поля, анодную мишень, испускающую рентгеновский луч под воздействием излученного электронного луча, коллиматор и устройство обнаружения рентгеновского излучения.

Задачей настоящего изобретения является повышение пространственной разрешающей способности рентгеновских изображений и улучшение взятия подвыборок из объема визуализации за счет использования рентгеновской системы визуализации со структурой распределенных источников рентгеновского излучения. Дополнительно задачей настоящего изобретения является уменьшение времени сбора данных с пользой для удобства и здоровья пациента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эта задача может быть решена объектом патентования согласно одному из независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в дополнительных пунктах формулы изобретения.

Согласно первому аспекту изобретения предложен способ сбора данных рентгеновского изображения по объему визуализации. Способ использует детектор и распределенную структуру источников рентгеновского излучения, имеющую множество единичных элементов источника, в которой единичные элементы источника равномерно распределены с общим шагом относительно друг друга. Способ содержит этапы перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора по отношению к объему визуализации, причем максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения ограничено длиной l_p шага, испускания рентгеновских лучей от распределенной структуры источников рентгеновского излучения и генерации множества сигналов в ответ на рентгеновские лучи, падающие на детектор.

Множество единичных элементов источника распределенной структуры источников рентгеновского излучения может быть выстроено линейно по оси в плоскости (одномерная решетка) или распределено по поверхности в плоскости (двухмерная решетка). Как линейное построение, так и двухмерное распределение по поверхности может быть дугообразным и иметь по меньшей мере один радиус, определяемый формой опорной конструкции.

При этом шаг определяется как расстояние или угол между средними точками соседних единичных элементов источника.

Обычно упомянутый шаг одинаков для всех элементов по меньшей мере в одном направлении. В этом случае шаг называется общим шагом. Но поскольку распределенная структура источников рентгеновского излучения может быть линейной, дугообразной и/или поверхностной структурой источников рентгеновского излучения, должно быть понятно, что распределенные источники рентгеновского излучения могут иметь более одного шага в случае двухмерной решетки в примере осуществления изобретения. А именно, если решетка построена как матрица NxM с N единичными элементами источника в первом направлении (направлении Х) и М единичными элементами источника во втором направлении (направлении Y), то возможно, что общий шаг длиной l_pN в первом направлении будет отличаться от общего шага длиной l_pM во втором направлении, то есть l_pN≠l_pM.

Таким образом, распределенная структура источников рентгеновского излучения может иметь разные максимальные расстояния d_max при перемещении этой распределенной структуры источников рентгеновского излучения в каждом направлении во время сбора данных рентгеновского изображения. Ограничение зависит от разных шагов длиной l_pN или l_pM в направлении перемещения X или Y.

Другими словами, после испускания электронов в первой излучающей позиции движение распределенной структуры источников рентгеновского излучения останавливается не позднее чем тогда, когда средние точки (фокусные пятна) единичных элементов источника прибывают на первую излучающую позицию средних точек соседних единичных элементов источника.

Перемещение распределенной структуры источников рентгеновского излучения не ограничивается одним или двумя направлениями согласно одному аспекту изобретения. Скорее, перемещение возможно во всех пространственных направлениях. В одном варианте осуществления оказывается предпочтительно, если направление перемещения совпадает с направлением тангенциального вектора в определенной позиции, соответствующей форме распределенной структуры источников рентгеновского излучения

Согласно одному аспекту система рентгеновской визуализации содержит детектор и распределенную структуру источников рентгеновского излучения, имеющую множество единичных элементов источника. Единичные элементы источника равномерно распределены с общим шагом по отношению друг к другу, а способ использования системы рентгеновской визуализации выполнен с возможностью сбора данных рентгеновского изображения объема визуализации. Распределенная структура источников рентгеновского излучения и/или детектор выполнены с возможностью перемещения по отношению к объему визуализации, причем максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения ограничивается длиной l_p шага. Дополнительно распределенная структура источников рентгеновского излучения выполнена с возможностью испускания рентгеновских лучей во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора. Детектор выполнен с возможностью генерации множества сигналов в ответ на рентгеновские лучи, падающие на детектор во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора.

Согласно одному варианту осуществления изобретения максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения дополнительно ограничивается длиной l_p шага минус предопределенное расстояние d_samp выборки согласно уравнению d_max=l_p-d_samp. Расстояние d_samp выборки предпочтительно предопределяется от 1 мкм до 10 см

Однако возможны дополнительные ограничения, поскольку, например, максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения дополнительно ограничивается до 1/2, 1/3 или 1/4 длины 1_Р шага. В общем случае максимальное расстояние перемещения d_max=1/n*l_p, где n≥1 в рамках настоящего изобретения.

Согласно другому аспекту медленное перемещение (например, по синусоидальному закону) распределенной структуры источников на несколько сантиметров или даже только на миллиметры в дополнение к схеме быстрого повторяющегося переключения обеспечивает значительное повышение пространственной разрешающей способности и качества изображения, поскольку становятся доступными намного больше дополнительных проекций. В отличие от полноповоротного (как в компьютерной томографии - СТ) или в пределах 45°-90° движения систем томографической реконструкции, движение такой системы будет минимальным. Это делает возможной улучшенную и более удобную для пациента конструкцию и в то же время снижает требования к быстрому механическому перемещению, что уменьшает стоимость и сложность механической системы. Скорость перемещения предпочтительно находится в диапазоне от 0,1*10^-4 м/с до 5*10^-2 м/с. Скорость перемещения предпочтительно изменяется по пилообразному или синусоидальному закону.

Согласно одному аспекту максимальное расстояние перемещения структуры источников во время сбора данных равно длине общего шага распределенной структуры источников рентгеновского излучения и поэтому составляет лишь несколько сантиметров или даже миллиметров. Шаг предпочтительно выбирается из диапазона от 1 мм до 40 см. Общий шаг, выбираемый из диапазона от 0,1 мм до 10 см, возможен за счет использования излучателей типа углеродных нанотрубок в качестве единичных элементов источника.

Согласно другому аспекту скорость перемещения и/или расстояние перемещения во время одного периода интеграции кадра детектором ограничивается требованием к допустимой пространственной разрешающей способности (визуальному искажению видеоизображения в результате перемещения).

Согласно еще одному аспекту само по себе перемещение может быть непрерывным перемещением в направлениях вперед и назад. Не обязательно иметь непрерывное вращение (как в СТ) или поворот по части круговой дуги, как это делается в "стандартных" системах томографической реконструкции. Законченная механическая установка легко реализуется, и преимущество быстрого переключения источников может сочетаться с простым перемещением на малое расстояние, чтобы обеспечить выборку с очень высоким разрешением.

Согласно другому аспекту перемещение структуры источников эквивалентно синусоидальному движению. Упомянутое движение может быть достигнуто за счет использования средства преобразования вращательного движения в линейное перемещение, например, с помощью шатуна и кривошипа. Упомянутое вращение предпочтительно является непрерывным.

Согласно еще одному аспекту изобретения действительное положение структуры источников, объема визуализации объекта, подвергающегося исследованию, и/или детектора измеряется средством измерения. Предпочтительно относительное положение упомянутых объектов по отношению друг к другу измеряется средством измерения. Предпочтительно, согласно одному аспекту, способ содержит измерение действительного положения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора, и/или объекта, подлежащего исследованию, во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора.

Согласно еще одному аспекту на перемещение накладывается повторяющееся синхронизированное последовательное переключение единичных элементов структуры источников рентгеновского излучения для обеспечения излучения предпочтительно по траектории сканирования. Таким образом, испускание рентгеновских лучей происходит во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора. Приводной механизм перемещения используется согласно первому аспекту. Требования к такому приводному механизму перемещения низкие с точки зрения скорости, но необходимо обеспечить хорошую позиционную точность для определения положения источника.

Согласно еще одному аспекту детектор, генерирующий множество сигналов, выполняет это во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора.

Согласно одному аспекту изобретения положение источника измеряется или рассчитывается по перекрытию позиции выбранного переключаемого элемента источника и перемещению решетки источников.

Согласно дополнительному аспекту скорость перемещения и частота переключения связаны между собой таким образом, что для полного сбора данных обеспечивается непрерывная траектория с равноудаленными точками выборки.

Согласно еще одному аспекту скорость перемещения и частота переключения связаны между собой таким образом, что для сбора данных с предопределенным уровнем полноты обеспечивается траектория с предпочтительно равноудаленными точками выборки.

Согласно еще одному аспекту объект патентования по настоящему изобретению предпочтительно используется для СТ, µСТ, томографической реконструкции и других применений томографической визуализации с высокой разрешающей способностью.

В еще одном варианте осуществления способ дополнительно содержит обнаружение положения и/или размера объекта, представляющего особый интерес, с помощью средства обработки. Обнаружение может достигаться автоматической интерпретацией ранее полученных наборов данных для объема визуализации. Например, часть тела пациента, к примеру торс, исследуется рентгеновской системой во время первой процедуры обследования. Эта первая процедура обследования может быть статической по отношению к структуре источников рентгеновского излучения. В этой первой процедуре обследования элементы источника рентгеновского излучения переключаются в режим излучения раздельно или определенными группами, или же все сразу. Предпочтительно в целях уменьшения энергии излучения решетка излучающих элементов выбирается из множества единичных элементов источника, которые имеют общее расстояние d_g между узловыми точками больше, чем общий шаг распределенной структуры источников рентгеновского излучения; расстояние между узловыми точками может быть равно d_g=N*l_p, где N≥2. Никакого перемещения не требуется во время первой процедуры обследования. Набор данных, полученных из сигналов детектора при упомянутой первой процедуре обследования, исследуется для определения местоположения объекта, представляющего особый интерес. Это исследование может производиться автоматически с помощью одного из способов, хорошо известных в технике, или вручную оператором. Объект, представляющий особый интерес, может быть органом, например, легкими, сердцем, или же частями органа.

Согласно дополнительному аспекту реализации способа группа единичных элементов источника из множества единичных элементов источника выбирается в несколько этапов, в которых выбор зависит от размера и/или положения объекта, представляющего особый интерес. Предпочтительно выбираются все единичные элементы источника, чьи испускаемые лучи/фокусные пятна перекрывают по меньшей мере частично объем органа, представляющего особый интерес.

Должно быть понятно, что выбор может быть произведен более чем для одного органа.

Согласно другому аспекту выбор единичных элементов может быть произведен вручную оператором.

Согласно другому аспекту выбор единичных элементов может быть произведен автоматически за счет использования модели изображения с типовыми размерами и положениями объекта. На этапе этого альтернативного способа оператор может определить объект, представляющий особый интерес. В зависимости от размера и положения объектов в модели изображения, которая может искусственным или медицинским изображением, единичные элементы источника, чьи фокусные пятна излучения пересекают соответствующие зоны выбранного органа в модели изображения, выбираются для последующего (второго) обследования согласно пункту 1 способа.

Другие критерии выбора могут быть применимы в одном другом варианте осуществления изобретения, в котором критерии выбора содержат качество изображения, общую дозу испускаемого облучения, количественный порог сбора данных, величину разрешающей способности, время сбора данных.

Во время второй процедуры обследования выполняется способ согласно пункту 1.

А именно, только предварительно отобранные единичные элементы источника и/или единичные элементы детектора переключатся для обеспечения излучения в предопределенной последовательности во время перемещения структуры источников рентгеновского излучения.

Таким образом, доза облучения значительно сокращается, но тем не менее обследование соответствующей части объема визуализации, то есть объекта, представляющего особый интерес, производится с высоким специальным разрешением и с наибольшей точностью.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на различные объекты патентования. В частности, некоторые варианты описаны со ссылкой на способ, тогда как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на структуру источников рентгеновского излучения. Однако специалисты в данной области техники поймут из сказанного выше и из последующего описания, что, при отсутствии других указаний, в дополнение к любым сочетаниям признаков, относящихся к одному типу объекта патентования, также и любое сочетание признаков, относящееся к другим объектам патентования, может считаться раскрытым этой заявкой.

Аспекты, определенные выше, и дополнительные аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть извлечены из примеров осуществления, которые будут описаны ниже, и пояснены со ссылкой на примеры осуществления. Изобретение будет описано ниже более подробно со ссылкой на примеры реализации, которыми изобретение не ограничивается.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ.1 - статическая система томографической реконструкции с распределенной структурой источников рентгеновского излучения;

ФИГ.2 - квазистатическая система томографической реконструкции, допускающая ограниченное перемещение вдоль дуги источников, при этом максимальное расстояние перемещения равно шагу распределения источников;

ФИГ.3 - средство преобразования вращательного движения в линейное перемещение распределенной структуры источников рентгеновского излучения;

ФИГ.4 - распределенная структура источников рентгеновского излучения;

ФИГ.5 - блок-схема различных вариантов реализации способа для сбора данных рентгеновского изображения объема визуализации.

Изображения на чертежах являются только схематическими.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Система 100' томографической реконструкции для реализации способа сбора данных рентгеновского изображения объема визуализации тела 200' пациента показана ФИГ.1. Система содержит приемник 300' излучения и распределенную структуру 400' источников рентгеновского излучения, в которой единичные элементы источника 410' равномерно распределены с общим шагом 450' относительно друг друга (по стрелке). Единичные элементы источника являются углеродными нанотрубками (CNT). Ни распределенная структура 400' источников рентгеновского излучения, ни приемник 300' излучения не могут перемещаться в этом варианте осуществления.

На ФИГ.2 показана квазистатическая система 200 томографической реконструкции для реализации способа по пункту 1. Система содержит детектор 300 и распределенную структуру 400 источников рентгеновского излучения, имеющую множество неподвижных единичных элементов источника 410, причем единичные элементы источника 410 равномерно распределены с общим шагом 450 относительно друг друга (по стрелке). Единичные элементы источника являются углеродными нанотрубками (CNT). Система 200 позволяет перемещать распределенную структуру 200 источников рентгеновского излучения относительно объема визуализации. Альтернативно система 200 позволяет перемещать распределенную структуру 200 источников рентгеновского излучения и детектор 300 относительно объема визуализации в другом варианте изобретения.

Альтернативно система 200 позволяет перемещать детектор 300 по отношению к объему визуализации в другом варианте осуществления. Максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения в каждом варианте осуществления согласно изобретению всегда ограничивается длиной l_p шага 450. Согласно ФИГ.2, рентгеновское излучение испускается с фокусом 460 от распределенной структуры источников рентгеновского излучения. Возможен и меньший фокус излучения в несколько градусов, ограничивающийся, например, 15°, 20° или 30° для каждого единичного элемента излучения. Распределенная структура источников рентгеновского излучения выполнена с возможностью испускания рентгеновских лучей из множества точек излучения, единичных элементов источника, скомпонованных в линейный, дугообразный или криволинейный сегмент, или расположенных на неплоской или даже на плоской поверхности. Предпочтительно траектория перемещения структуры источников соответствует форме структуры источников. Каждый из множества единичных элементов источника или индивидуально программируемых электронно-лучевых элементов в структуре источников рентгеновского излучения может управляться в конкретной последовательности или как группа в конкретной схеме для генерации рентгеновского луча, облучающего объект в системе с разного угла, плоскости или другой ориентации. В соответствии с этим, при повторении этапов обращения, фокусирования, воздействия, коллимации, прохождения, обнаружения и регистрации по отношению к конкретной последовательности переключения или группирования индивидуально программируемых электронно-лучевых элементов могут производиться множественные рентгеновские изображения в процессе перемещения структуры источников. В одном другом варианте осуществления может перемещаться подставка для обследуемого объекта (стол для пациента). Таким образом, возможно спиралевидное сканирование объема визуализации.

На ФИГ.3 представлен вариант осуществления согласно одному аспекту изобретения. Средство 500 для преобразования вращательного движения, обозначенного стрелкой 510, в линейное перемещение, обозначенное стрелкой 520, реализуется с помощью электродвигателя 515 с шестерней 516 и преобразующего средства 540. Вторая шестерня 550 с шатуном 542 входит в зацепление с шестерней 516 электродвигателя 515. Один конец шатуна 542 скользит по открытой кулисе 545. Распределенная структура 400" источников рентгеновского излучения прикреплена фиксатором 550 к шатуну 542. Таким образом, структура 400" источников рентгеновского излучения способна к непрерывному перемещению (520) в направлениях вперед назад. В упомянутом варианте осуществления скорость перемещения структуры 400" источников рентгеновского излучения изменяется по синусоидальному закону.

Система рентгеновской визуализации дополнительно содержит средство для преобразования вращательного движения в линейное перемещение распределенной структуры источников рентгеновского излучения.

На ФИГ.4 показана распределенная структура источников рентгеновского излучения в виде варианта осуществления 401. Этот вариант осуществления может содержать катодную структуру автоэлектронной эмиссии, содержащую наноструктурную или нанотрубчатую пленку (точки 411 и кружки 412) на токопроводящей подложке, предпочтительно с нужным металлическим промежуточным слоем 413, причем эта пленка сформирована и выровнена относительно отверстий в управляющем электроде 414 для минимизации перегрева металлической сетки, вызываемого бомбардировкой электронами от автоэмиссионного катода. Пленка образует единичные элементы источника 411, 412. Неактивные единичные элементы источника обозначены точками 411, излучающие единичные элементы источника обозначены кружками 412. Все элементы 411, 412 имеют общий шаг длиной l_p. Расстояние между излучающими элементами 412 показано в этом примере равным 3*l_p.

Согласно блок-схеме на ФИГ.5, один показательный способ сбора данных изображения содержит обнаружение положения и/или размера объекта, представляющего особый интерес, средством обработки. Обнаружение может быть достигнуто автоматической интерпретацией ранее полученного набора данных объема визуализации. Например, часть тела пациента, к примеру, торс, исследуется рентгеновской системой в первой процедуре 1000 обследования. В этой первой процедуре обследования излучающие рентгеновские элементы переключаются в режим излучения отдельно или определенными группами, или же все сразу. Предпочтительно в целях уменьшения энергии излучения решетка излучающих элементов выбирается из множества единичных элементов источника, которые имеют общее расстояние d_g между узловыми точками решетки больше, чем общий шаг в распределенной структуре источников рентгеновского излучения; общее расстояние между узловыми точками решетки может быть d_g=N*l_p, где N≥2. На ФИГ.4 показана такая решетка излучающих единичных элементов источника, обозначенных кружками 412. Никакого перемещения не требуется во время первой процедуры обследования. Набор данных, получаемых из сигналов детектора при упомянутой первой процедуре обследования, исследуется на следующем этапе 2000 с целью определения местоположения объекта, представляющего особый интерес. Такое исследование может производиться автоматически с помощью одного из способов, хорошо известных в технике (scout визуализация), или вручную оператором. Объект, представляющий особый интерес, может быть органом, например, легкими, сердцем, или частями органа.

Согласно дополнительному аспекту варианта осуществления способа, группа единичных элементов источника из множества единичных элементов источника выбирается на последующем этапе 3000, при этом выбор зависит от размера и/или положения объекта, представляющего особый интерес. Предпочтительно выбираются все единичные элементы источника, чьи испускаемые лучи/фокусные пятна перекрывают, по меньшей мере частично, объем органа, представляющего особый интерес.

Должно быть понятно, что выбор может быть произведен более чем для одного органа.

Согласно другому аспекту выбор единичных источников может быть произведен вручную оператором (этап 2200).

Согласно другому аспекту выбор единичных элементов источника может быть произведен автоматически с помощью модели изображения с типовыми размерами и положениями объекта. На этапе 1200 этого альтернативного способа оператор может определить один объект, представляющий особый интерес. В зависимости от размера и положения объектов в модели изображения (2400), которое может быть искусственным или медицинским изображением, единичные элементы источника, чьи фокусы излучения пересекают соответствующие зоны модели изображения выбранного органа, выбираются для последующего (второго) обследования согласно пункту 1 способа (этапы 3000, 4000).

Во второй процедуре обследования способ согласно пункту 1 выполняется на этапе 4000. Способ содержит: перемещение (4200) распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора по отношению к объему визуализации, причем максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения ограничивается длиной l_p шага; испускание (4400) рентгеновских лучей от распределенной структуры источников рентгеновского излучения, а именно, от выбранных единичных элементов источника, и генерацию (4600) множества сигналов в ответ на рентгеновские лучи, падающие на детектор. Более точно, только ранее выбранные единичные элементы источника и/или единичные элементы детектора переключаются для излучения в предопределенном порядке во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения. Наконец, окончательное изображение объема визуализации или его части обеспечивается на этапе 5000. В упомянутом варианте осуществления доза облучения заметно сокращается, но тем не менее целевая часть объема визуализации, то есть объект, представляющий особый интерес, исследуется с особенно высокой степенью разрешения наиболее точным образом.

Следует отметить, что термин "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а артикли "а" или "an" в тексте оригинала не исключают множественного числа. Также элементы, описанные в связи с различными вариантами осуществления, могут быть объединены. Следует также отметить, что ссылочные номера в скобках не должны восприниматься как ограничение объема формулы изобретения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к рентгеновским устройствам и способам получения рентгеновских изображений. Способ заключается в использовании детектора и распределенной структуры источников рентгеновского излучения, равномерно распределенных с общим шагом относительно друг друга, и перемещении распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора по отношению к объему визуализации. Максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры ограничивается длиной l_p шага, причем скорость перемещения изменяется по пилообразному или синусоидальному закону. Излучение распределенной структуры источников и генерирование множества ответных сигналов на детекторе происходит во время перемещения. Способ осуществляется системой рентгеновской визуализации, содержащей детектор и распределенную структуру источников рентгеновского излучения. Использование изобретения позволяет достичь значительного увеличения пространственного разрешения и качества изображения, а также уменьшить время сканирования. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ сбора данных рентгеновского изображения объема визуализации, который использует детектор и распределенную структуру источников рентгеновского излучения, имеющую множество единичных элементов источника, причем единичные элементы источника равномерно распределены с общим шагом относительно друг друга, причем способ содержит этапы, на которых:
перемещают распределенную структуру источников рентгеновского излучения, причем максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения ограничивается длиной 1_р шага, причем скорость перемещения изменяется по пилообразному или синусоидальному закону;
испускают рентгеновские лучи из распределенной структуры источников рентгеновского излучения;
генерируют множество сигналов в ответ на рентгеновские лучи, падающие на детектор,
причем излучение рентгеновских лучей и генерирование множества сигналов происходит во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения.

2. Способ по п.1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором:
обнаруживают положение и/или размер объекта, представляющего особый интерес, средством обработки.

3. Способ по п.1, причем способ дополнительно содержит этап, на котором:
выбирают группу единичных элементов источника из множества единичных элементов источника для испускания.

4. Способ по п.3, в котором выбор группы единичных элементов источника зависит от положения и/или размера объекта, представляющего особый интерес, в объеме визуализации и/или от предопределенного набора данных.

5. Способ по п.1, в котором максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения дополнительно ограничивается длиной l_p шага минус предопределенное расстояние d_samp выборки согласно d_max=l_p-d_samp.

6. Способ по п.1, в котором скорость перемещения во время интеграционного периода детектора ограничивается предопределенным требованием к пространственной разрешающей способности.

7. Способ по п.1, в котором скорость перемещения находится в диапазоне от 0,1·10^-4 м/с до 5·10^-2 м/с.

8. Способ по п.1, в котором шаг выбирается в диапазоне от 1 мм до 40 см.

9. Способ по п.1, в котором расстояние d_samp выборки предопределяется от 1 мкм до 10 см.

10. Способ по п.1, который дополнительно содержит этап, на котором измеряют действительное положение распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора.

11. Способ по п.1, который дополнительно содержит этап, на котором
последовательно переключают единичные элементы источника для испускания рентгеновских лучей.

12. Способ по п.1, в котором сбор данных рентгеновского изображения объема визуализации обеспечивается переключением единичных элементов источника с равноудаленными точками выборки по отношению к объему визуализации и перемещением распределенной структуры источников рентгеновского излучения по определенной траектории.

13. Способ по п.1, в котором перемещение распределенной структуры источников рентгеновского излучения является непрерывным перемещением в направлениях вперед и назад.

14. Система рентгеновской визуализации, которая содержит детектор и распределенную структуру источников рентгеновского излучения, имеющую множество единичных элементов источника, причем эти единичные элементы источника равномерно распределены с общим шагом относительно друг друга, а система рентгеновской визуализации выполнена с возможностью сбора данных рентгеновского изображения объема визуализации, причем распределенная структура источников рентгеновского излучения выполнена с возможностью перемещения; причем максимальное расстояние d_max перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения во время сбора данных рентгеновского изображения ограничивается длиной 1_р шага; причем скорость перемещения изменяется по пилообразному или синусоидальному закону; причем распределенная структура источников рентгеновского излучения выполнена с возможностью испускания рентгеновских лучей во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора; и при этом детектор выполнен с возможностью генерирования множества сигналов в ответ на рентгеновские лучи, падающие на детектор во время перемещения распределенной структуры источников рентгеновского излучения и/или детектора.

15. Система рентгеновской визуализации по п.14, в которой система рентгеновской визуализации дополнительно содержит средство для преобразования вращения в линейное или нелинейное перемещение распределенной структуры источников рентгеновского излучения, при этом линейное или нелинейное перемещение автоматически ограничивается длиной общего шага.